コンピュータ(computer)
□「情報の処理、つまり入力、識別、変換、演算、保持、記憶、検索、コピー、出力等の組み合わせ、一言で言えば「コンピューティング」を自動的に行う機械のことを一般にコンピュータと呼ぶ。今日コンピュータといえば、ふうつ電子技術を用いてディジタル情報を扱うエレクトロニック・ディジタル・コンピュータを指す。ディジタル情報処理機械としてのコンピュータの扱う情報は、一般に2種類の記号(たとえば0と1)の記号列によって表現されると考えてよい。この意味でコンピュータは記号を処理するための汎用機械である、という定義も成り立つ」(安西[1998:560])
□「現在では、電子的技術を基礎とし、データの記憶・計算・処理を高速でおこなう装置をさす」(三浦[2005:317])
◆定義で変わるコンピュータ
□「コンピュータの定義により、最初のコンピュータは変わってくることが、はっきり決められない原因です。例えば、もしプログラム可能で処理能力が完全である(チューリングマシンである)ものをコンピュータとするならば、最初のコンピュータはドイツのZ3(1941年)になります。これは、第二次世界大戦中に作られた、電気式(リレー)のコンピュータです。もし、電子式(真空管)のプログラム可能なものをコンピュータとするならば、それはイギリスの Colossus(1944年)になります。さらに、電子式(真空管)で、プログラム可能で、能力が・・9 完全であるものとすれば、教科書などによく紹介されているアメリカの ENIAC(1946年)ですが、これにプログラム内蔵方式(いわゆるノイマン型)という条件を加えれば、イギリスのBaby(1948年)が最初のコンピュータになります。部品によって定義が変わるのであれば、現在のコンピュータと同じ種類の部品を使う電子式(半導体)のIBM604(1954年)も最初のコンピュータ候補になります」(大矢[2011:9‐10])
◆機能
□「昨今のコンピュータの技術的発達とコスト低減は驚くべきものだが、基本方式は半世紀前からまったく変わっていない。すなわち、数学者アラン・チューリングが明示したように、1と0の記号列にあらかじめ決まった単純な論理操作を順次加えていくわけである。論理操作の種類(たとえば加算、減算、シフト、1か0かの判定など)を示す記号列は機械語命令と呼ばれる。
この機械語命令とそれによて操作されるデータ記号列とをメモリのなかに内蔵し、並んだ順に機械語命令を実行していくのがフォン・ノイマン方式であり、現行コンピュータは実験機をのぞいてすべてこの方式にもとづいている」(西垣[2002a:469])
◆歴史1-1:パスカリーヌ
□「コンピュータという単語そのものは、仕事で複雑な計算を行う人を意味する言葉として、1613年から存在していた。ブレーズ・パスカルの父は、フランスのその地方の課税システムを再構成する仕事を課せられたある種のコンピュータだった。若きブレーズは、自動計算機があると便利だと考えて、1642年にパスカリーヌを開発し始めた。そして50種類の機械を作ったあげく、1645年についにこの装置を完成させた」(トム・ジャクソン編[2014:44])
□「パスカリーヌを使うと足し算や引き算ができ、足し算を繰り返せばかけ算もできる。ホイールを決まった量だけ回すと数が入力されて、ホイールの上の窓に表示される」(トム・ジャクソン編[2014:44])
□「1642年 B. パスカルは、税務所(ママ)の役人であった父親が毎日大量の計算に悩まされているのを見て計算器(ママ)を考案した。これは加減算しかもっていなかった。その後71年になって G. W. F. ライプニッツは、乗除算もできる計算器を発明した。この機械式計算器の発想は、電子回路を用いた現代のコンピューターの出現まで、長期にわたり応用された。19世紀の前半には C. バベッジによって大型の計算機械が構想された。バベッジのアナリティカルエンジン analytical engine には加減乗除を行う装置、計算の順序を指示するカードによるプログラミング装置、計算の結果に応じて次の計算の順序を変える条件判断の機構なども含まれていた。このようにアナリティカルエンジンには現在のコンピューターの基本的な思想がほとんどすべて盛り込まれている。しかし当時の技術ではアナリティカルエンジンは実現できず、構想だけに終わった」(村上[1988:222])
□「18世紀前半には英国の数学者バベッジが、記憶装置、演算装置、入出力装置、制御装置という現代のコンピュータと基本的に似たアーキテクチャ(構成)を持つ、解析エンジンと呼ぶ機械式の自動計算機械を設計している」(安西[1998:560])
□「17世紀中頃のパスカルの歯車式計算機や、19世紀初期のバベッジの解析機械(アナリティック・エンジン)、19世紀末期のホリレスノ統計機械など計算機械は着実に発展してきていた」(三浦[2005:317])
◆歴史1-2:ジャカード織機(Metir à la Jacquard)
□「自動人形で有名なジャック・ド・ヴォカンソン Jacques de Vaucanson が発明したと伝えられるが、1799年フランスのリヨンでジョセフ・M. ジャカール Joseph Marie Jacquard(1752-1834)によって改良された模様織り機。日本ではジャカード、あるいはジャガードとなまって呼ばれる。
杼を縦糸の上を通すか下を通すかの差異で模様を織りだすが、どの縦糸を上下させるかを厚紙カードにあけた孔の位置で制御した。杼の1回の通過あたりカード1枚が必要で、複雑な模様を織るにはリボンでつなげた多くのカードを要した。それにヒントを得て、C. バベッジ Charles Babbage が解析機関の入出力と計算の制御に孔あきカードを用いることを思いついた。1833年か・・408 ら彼を助けた A. ラヴレイス Ada Lovelace 夫人は、「ジャカード織機が花や葉を織りだすように解析機関は代数模様を織りだす」と譬えた。
アメリカではカードはホリレス Herman Hollerith によって1890年の国勢調査の集計に使われ、以後広く用いられた」(赤木[2002:408-409])
◆歴史1-3:バベッジによる階差機関と解析機関
・階差機関(difference engine)
□「C. バベッジ Charles Babbage が設計した階差による計算機。1819年友人の J. ハーシェル John Herchel とともにパリで彼は、対数などを階差の単なる加算だけで計算する流れ作業を見学し感銘をうけた。この方式で誤りのない航海歴(天測で使う対数表示の三角関数表を併載)を発行する事業を1821年英王立天文学会から委嘱され、彼は人手の介入なしに計算から結果の印字まで連続して機械化することを着想した。早くも22年5月には第2階差まで加算可能なひな型を自製し、6月計画を公表し、24年から J. クレメント Joseph Clement による部品加工を開始した。だが1832年クレメントとの不和から製作が中断され未完に終わった」(赤木[2002a:149])
・解析機関(analytical engine)
□「C. バベッジ Charles Babbage が構想した機械式の汎用をめざした10進デジタル計算機。1832年の階差機関の開発中断と前後して、その短所をおぎなうため、計算途中の値次第で与える階差を変更可能にすることを思いつき、37年12月に設計をまとめ、終生その改良に取り組んだ。部分の試作に終わったが、現在のコンピュータにもつながるアーキテクチャ(方式)に到達した点で画期的だった。この構想を大きく前進させたのが、36年6月の出入力と計算の制御へのジャカード織機のカードの採用だった。
数値を貯える記憶軸(ストア)、数値に計算を施す中心輪(ミル)、乗除算のための軸(テーブル)などから成り、記憶軸に数値を入れる数値カード、記憶軸と中心輪の間でやりとりをきめる変数カード、計算の種類を指示する制御カード、前2者の組み合わせ順序を指示する制御カードによって、判断、繰り返し計算、さらにはマイクロプログラミングさえ可能になるはずであった」(赤木[2002b:151])
◆歴史2-1:ホリレスによるパンチカード
□「19世紀の後半にはアメリカでホレリス H. Hollerith によるパンチカードシステムの発明が行われた。パンチカードシステムは1890年のアメリカの国勢調査のデータ処理に使われた。ホレリスの会社はのちにいくつかの他の会社と合併し、1924年にはIBM社と名付けられた。IBM社はのちに電子計算機が発明されるまでは、パンチカードシステムを主製品としていた。44年ハーバード大学のアイケン H. Aiken は、リレー計算機ハーバード MARK I を作っている。リレー計算機は速度はあまり速くなかったが、現在の自動計算器の基本的考えを含んでいた」(村上[1988:222])
◆歴史2-2:チューリングによるチューリングマシン
□「1936年に英国の数学者チューリングがこの定義を満たす抽象的機械を提案した。チューリングが提案したのは、無限の長さを持つテープに書かれた有限の長さの記号列の読み取りと書き込み、状態の遷移、テープヘッドの移動等を行う、記号処理のための抽象機械であり、このいわゆるチューリング・マシンは、経験的に言って今日のコンピュータが実行できるあらゆる記号処理をシミュレートできるという意味で、コンピュータの処理能力の基礎づけを与えていると考えることができる」(安西[1998:560])
◆歴史3:「メメックス」
□「終戦前の7月、マンハッタン計画を進めた米科学研究開発局長官ヴァネヴァー・ブッシュは、人類が生み出したすべての記憶を保存し、相互に参照できる未来の科学技術「メメックス(memex)」を夢想した。メメックスの想像図はコンピュータの登場を予見している」(伊藤[2014:166])
◆歴史4:中央集権型大型コンピュータ
□「1950年代末から70年代にかけては、大型コンピュータ、スーパー・コンピュータ等の大容量ないし超高速のコンピュータが製作・市販されるとともに、集積回路技術の発展によって、コンピュータの演算処理部分を一つのチップに組み込んだマイクロプロセッサが開発・市販されるようになった。1970年代半ばからは、個人の仕事に適したワークステーションやパーソナル・コンピュータの開発が始まり、通信回線でそれらをつないだ広域コンピュータ・ネットワークも研究者の間で使われるようになった」(安西[1998:560])
□「51年に完成されたユニバック I(UNIVAC・I)は世界最初の商用大型コンピューターであった。真空管がトランジスターに置き換わった第二世代(60年の前後数年間)、集積回路の第三世代(60年代の後半)、大規模集積回路の第三・五世代(70年代の前半)、超大規模集積回路の第四世代(70年代の後半以降)と要素部品の小型化は格段とすすみ、計算速度は1秒間に数十億回にも達するようになった」(三浦[2005:317])
◆SAGE
□「[…]戦闘機の飛行訓練シミュレーターの開発構想プロジェクト・ワールウインド(つむじ風)も、中央管理型コンピュータ技術を躍進させていた。飛行中のリアルタイムの挙動を訓練するためのシミュレーターには、高度な演算処理や記憶装置やディスプレイ装置が必要だった。リアルタイムに反応する速度の問題は戦時中には解決できず、戦後になって速度優先のノイマン型デジタル・コンピュータ構築計画に変更される。5000本の真空管をもつ世界最速のワールウインド・コンピュータが完成したのは1953年だった。ところが、1949年のソ連の原爆開発と実験が、防空システムの高度化の必要性を高めており、ワールウインド・コンピュータは次世代国防計画に取り込まれ、中央管理型のシステムと様々な周辺機器の開発計・・167 画の中核を担うようになる。
アメリカ空軍が計画した冷戦下の遠距離早期警戒システム SAGE は、レーダー通信網を電話回線でネットワークし、各地の指令センターらら収集したデータをリアルタイムにモニターに表示、捕捉した爆撃機をコンピュータ制御で迎撃する防空計画だった。ワールウインド・コンピュータは SAGE プロジェクトに沿うように整備され、1958年から全米23カ所に4階建ての SAGE の指令センターが順次設置され始める。各指令センターの2階は、ワールウインド・コンピュータの後継コンピュータ2台分の5万8000本もの真空管で占められた。それを受注したのは IBM 社だった。もともとパンチカードで情報処理システムを扱っていた IBM は、その後コンピュータ産業での独占的な地位を築くことになる。
SAGE リアルタイム技術は、1960年代以降、IBM によって航空機などの座席予約システムに、またその後の ATM や POS 端末といった産業の情報化に応用され、大規模な中央管理型応用コンピュータの象徴となる。また、この SAGE プロジェクトには、莫大な人員が登用されており、のちにコンピュータ科学を担うことになる人材を大量に世に送り出した」(伊藤[2014:167-168])
◆バベッジ(Babbage, Charles 1791-1871)
□「階差機関および解析機関を開発した英国人応用数学者、工学者。未完成に終わった解析機関は、蒸気機関と歯車を用いるものの、現代コンピュータの基本的特徴をほぼ備えていた。科学的数学的な分析方法を実践的社会的な問題に適用するという20世紀的な発想を先取りし、各種機器類の設計、生命保険の平均余命の計算、生産管理などにも取り組んだ。解析機関はそのための汎用計算機だったのである」(西垣[2002b:750])
◆フォン・ノイマン(Von Neumann, John 1903-57)
□「ハンガリー生まれ、アメリカ合衆国の数学者。幼少より数学的な才能を発揮、ヒルベルト、D. に師事する。ユダヤ系のためナチスの支配を嫌う家族とともにアメリカに移住、1930年よりプリンストン高等研究所のメンバーとなる。数学の分野では数学基礎論・純粋数学でも大きな成果を上げたが、応用数学の分野ではゲーム理論の提唱者としてゼロサムゲームにおけるミニマックス定理の発見により、経済学や社会学などにも直接、間接的に大きな影響を与えた。物理学における量子力学の数学的基礎づけ、計算機科学における「フォン・ノイマン型コンピュータ」の提唱、「自己・・1093 増殖オートマトン」の研究などに多方面にわたって多大な貢献を行う。第二次世界大戦中、アメリカ合衆国の核兵器開発(マンハッタン計画)において中心的な役割を果たし、その後もアメリカの国防政策に関与して、20世紀後半の科学と巨大技術と政治との複雑な関係を象徴する科学者のひとりとなった」(志田[2012:1094])